电场中的力学问题研究 学案
电场中的力学问题研究
1、如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E =3.0×104 N/C。有一个质量m =4.0×10-3 kg的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°。取g =10 m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80，不计空气阻力的作用。
（1）求小球所带的电荷量及电性；
（2）如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小； （3）从剪断细线开始经过时间t =0.20 s，求这一段时间内小球电势能的变化量。
2、如图所示，空间有一场强为E 、水平向左的匀强电场，一质量为m 、电荷量为+q 的滑块（可视为质点）在粗糙绝缘水平面上由静止释放，在电场力的作用下向左做 匀加速直线运动，运动位移为L 时撤去电场。设滑块在运动过程中，电荷量始终保 持不变，已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ。
（1）画出撤去电场前滑块运动过程中的受力示意图，并求出该过程中加速度a 的 大小；
（2）求滑块位移为L 时速度v 的大小； （3）求撤去电场后滑块滑行的距离x 。
3、静电场方向平行于x 轴，其电势φ随x 的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d 为已知量，一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心、沿x 轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m 、电荷量为-q ，其动能与电 势能之和为-A(0＜A ＜q φ0) 。忽略重力，求： (1)粒子所受电场力的大小。 (2)粒子的运动区间。 (3)粒子的运动周期。
4、细线固定于O 点，一个质量为m 的带正电的质点从水平位置释放，细线偏离竖直方向最大摆角为θ。求当质点经过最低点时绳子的拉力。
5、如图所示，一个质量为
m ，带电量为+q 的微粒，从a 点以大小为v 0的初速度竖直向上射入水平方向的匀强电场中。微粒通过最高点b 时的速度大小为2v 0方向水平向右。求：
（1）该匀强电场的场强大小E ；
（2）a 、b 两点间的电势差U ab ；
（3）该微粒从a 点到b 点过程中速率的最小值v min 。